Low-Volume Speed Endurance Training with Reduced Volume Improves Short-Term Exercise Performance in Highly Trained Cyclists

JAN S. JEPPESEN, KATE A. WICKHAM, MARTIN ZEUTHEN, MARTIN THOMASSEN, SØREN JESSEN, YLVA HELLSTEN, MORTEN HOSTRUP, and JENS BANGSBO

刊登于《Medicine and science in sports and exercise》——2024年

摘要

目的：我们研究了小容量和大容量速度耐力训练（SET）对受过严格训练的运动员的冲刺能力、短期和长期运动能力、肌肉线粒体特性、离子转运蛋白和最大酶活性的影响。方法：训练有素的男性自行车运动员（最大耗氧量（˙VO2max）：68.3 ± 5.0 mL/min/kg，n = 24）完成为期6周的低量（SET-L；6×30秒间隔，n = 8）或高量（SET-H；12×30秒间隔，n = 8）SET，每周两次，训练量减少30%。对照组（CON；n = 8）保持训练。运动表现的评估方法包括：i) 6秒冲刺；ii) 4分钟计时赛；iii)在60% ˙VO2max条件下进行60分钟预负荷，然后进行20分钟计时赛。在训练前和训练后，对阔筋膜进行活检。结果：在SET-L中，4分钟计时赛成绩提高了3.8%（P < 0.05），而在SET-H和CON中没有变化。各组的冲刺能力、延长耐力运动能力、˙VO2max、肌肉线粒体呼吸能力、柠檬酸合成酶最大活性、纤维类型特异性线粒体蛋白（复合物I-V）和磷酸果激酶（PFK）含量均无变化。与干预前相比，SET-H组肌肉PFK的最大活性和Na+-K+泵亚基α1、α2、β1以及磷酸果糖激酶(FXYD1)的含量分别高出20%、50%、19%、24%和42% (P < 0.05)，而SET-L组和CON组则没有变化。结论低SET量与减少有氧低强度和中等强度训练量相结合，确实能提高短时间内的激烈运动表现，并保持冲刺能力、˙VO2max、耐力运动表现和肌肉氧化能力，而高SET量似乎是上调高强度训练自行车运动员肌肉离子转运体含量和最大PFK活性所必需的。

引言

速度耐力训练（SET）包括以最大或接近最大强度进行短时间间歇运动（10-40秒），间歇期间的休息时间大于运动持续时间的5倍，已被证明能有效提高已接受过训练的个体的短期运动能力（<10分钟）（1-9）。具体来说，SET会改变肌肉蛋白质的丰度，这些蛋白质参与维持钠（Na+）和钾（K+）的肌浆蛋白梯度，这与提高短期运动能力是结合在一起的（1,7-9）。这些蛋白质包括参与调节Na+/K+泵活性的蛋白质，如Na+/K+泵亚基（α1、α2和β1）、FXYD1（phospholemman）和FXYD5（dysadherin）（10,11），其中Na+/K+泵亚基和FXYD1与SET结合的丰度增加与反复短跑时成绩的提高有关（12,13）。另一方面，在休闲受试者中，随着SET的增加，FXYD5的表达减少，这与短期运动成绩的提高有关（14）。SET对训练有素的运动员肌肉FXYD5的影响尚不清楚。

根據SET運動量、肌肉適應和運動能力增強之間的劑量-反應關係的比值，研究SET的研究通常在每次訓練中使用8次以上的SET（1,4-6,15）。然而，为训练有素的运动员引入高SET训练量可能会带来过度训练的风险，从而产生不利影响，如降低运动表现和最大耗氧量（˙VO2max），以及损害线粒体呼吸能力（16-20）。在这些研究中，引入SET通常伴随着有氧低强度和中等强度训练量的减少。有趣的是，减少训练量似乎并不会影响对SET的适应。Gunnarsson等人（5）发现，在中等强度训练的自行车运动员（˙VO2max:59mL/min/kg）中，在减少70%的训练量的同时，进行7周的大运动量SET（每周2-3次×，每次12×30秒），在90%的增量峰值功率输出（IPPO）下达到力竭的时间更长。然而，在训练量减少的情况下，训练有素的运动员在每次训练中进行低量的SET是否足以增加Na+/K+-ATP酶（NKA）活性转运和调节蛋白、磷酸果糖激酶（PFK）的丰度以及短期运动能力，尚未在训练有素的个体中进行研究。

长时间运动能力主要由精英运动员的˙VO2max、˙VO2max的部分利用率和总效率决定（21），这些因素在训练量减少时会受到影响。多项研究表明，当训练量减少时，高SET量可维持训练者的˙VO2max、总效率和耐力能力（1,4,6,8,22）。然而，目前关于是否只有通过高SET量才能达到这一目的，或者较低的SET量是否也能达到这一目的的证据还很有限。

延长运动能力的一个重要因素是线粒体氧化能力和运动量（21）。训练对于保持运动诱导的线粒体适应性似乎至关重要（23-25）。然而，研究表明，SET对线粒体适应性，特别是线粒体容量是一种强刺激（8,26-32）。只有少数研究调查了SET对线粒体呼吸能力的影响（28,31），但考虑到这些研究主要针对˙VO2max小于52 mL/min/kg的休闲训练者，且不包括总训练量的减少，因此目前尚不清楚在高度训练的运动员中SET是否能通过保持线粒体氧化能力和体积来补偿训练量的减少，从而维持长时间的运动表现。

线粒体对SET的反应变化主要是在混合骨骼肌中进行研究。然而，与强度较低的训练相比，SET可增加对II型纤维的激活，从而促进II型特异性线粒体适应（27,33-35），因此SET可促进II型特异性线粒体适应。然而，为数不多的研究对SET对纤维类型特异性线粒体变化的影响进行了研究，结果却相互矛盾（8,27,36）。因此，Skovgaard等人（26）的研究并未显示，在10次SET训练（5-10×30秒，每周2次），而Gunnarsson等人（5）的研究表明，在业余训练者中，经过8周的SET（6×30秒，每周3次）后，IIa型特异性CS的丰度增加（（V˙ O2max：53.1mL/min/kg）。

在本研究中，我们研究了低量（SET-L）和高量（SET-H）SET（训练量减少）对高度训练运动员的冲刺能力、短期和长期运动能力、线粒体特性、肌肉离子转运蛋白和最大酶活性的影响。此外，我们还研究了SET是否会导致肌肉类型特异性氧化适应。我们假设，与SET-L相比，SET-H将在性能和肌肉适应性方面带来更好的改善。此外，我们还假设高容量和低容量SET都能通过保持肌肉线粒体氧化能力和容量以及延长运动表现来弥补训练量的减少。

方法

受试者

实验时间为2020年10月至2022年4月。共有24名训练有素的男性运动员完成了研究，他们的年龄、身高、体重、˙VO2max和每周训练量分别为（平均值± SD）25±6岁、183±6厘米、74.1±9.0千克、68.3±5.0 mL/min/kg和472±154 min/k（表1）。所有试验均在丹麦哥本哈根大学营养、运动和体育系进行。纳入标准为男性，年龄18-45岁，体重指数小于26 kg-m-2，˙VO2max >55 mL-kg-1-min-1。排除标准为哮喘、吸烟、长期服用处方药或慢性疾病。参与者完全了解实验方案，并在参与前获得书面同意。该研究获得了丹麦首都地区健康研究伦理委员会的批准（H-18007889），并按照《赫尔辛基宣言》进行。

资格标准评估

入选前，先进行资格筛选。仰卧休息10分钟后，参与者进行双能X射线吸收扫描（Lunar iDXA；GE Healthcare），以评估身体成分。然后，参与者在电子制动自行车测力计（Excalibur Sport；Lode B.V.，荷兰格罗宁根）上完成斜坡测试，通过间接热量测定法（Oxycon pro；Viasys Healthcare，德国霍伊希贝格）测定˙VO2max。

运动方案的第一步是分别以100、150和200 W的功率进行4分钟的热身运动，然后进行增量分级测试，每2秒增量1 W，直至濒临力竭。˙VO2max是在任何30秒期间达到的最高值。亚半轴和最大骑行时的˙VO2被用来计算实验中的个人工作量。

实验设计

该研究采用随机对照设计（图1A），参与者被纳入研究后，随机分为每周两次SET（6周）和对照组（CON），前者包括12次×30秒（SET-H）或6次×30秒（SET-L）的最大-最大强度循环，每次间隔3分钟，IPPO小于50%，同时减少30%的有氧低强度和中等强度训练量，后者则保持常规训练。

结果测量

主要结果是短跑、4分钟计时赛（4-TT）和耐力运动能力以及线粒体质量特异性呼吸能力在干预过程中的变化。次要结果是代谢酶的最大活性、线粒体和离子转运相关蛋白质的总含量以及身体成分的变化。

培训干预

参赛者在入选前两周登记了他们的训练（持续时间和功率输出）。对个人训练数据进行了分析（WKO；Trainingpeaks，Louisville，CO），并将其分为七个功率区：1%-50%、50%-60%、60%-70%、70%-80%、80%-90%、90%-100%、>100%，即在增量测试中达到力竭时所产生的˙VO2max（IPPO）功率。功率分区和纳入前2周的参与者登记用于构建个人训练。随机分配到对照组的参与者被要求保持正常的训练（时间和强度）。SET-H和SET-L组的有氧低强度（<50% IPPO）和中强度（50%-80% IPPO）训练量减少了30%，并在为期6周的训练干预的前2周（前导期）逐步增加了SET次数，SET-H组的SET次数分别为6、8、10和12×30次，SET-L组的SET次数分别为3、4、5和6×30次。每次SET训练之前都要进行10分钟的热身（IPPO <50%），包括2×30秒的内强度为80% IPPO的阵痛，之间间隔1分钟。

测试程序和设备

所有自行车测试均在同一台电子制动自行车测力计（Excalibur Sport; Lode B.V.）上进行，每次测试的具体几何设置相同。在所有测试过程中，对心率（HR）进行连续测量，并报告5秒钟的平均值（Suunto HR-monitor; Smart Belt, Vaanta, Finland）。使用在线气体分析系统（Oxycon pro；Viasys Healthcare）测量逐次呼吸的肺气体交换量，每次测试前进行校准。从置于眶前静脉的外周导管（18号，32毫米；BD Biosciences，瑞典斯德哥尔摩）采集肝素化血液样本（2毫升），并立即用ABL 800（雷度，丹麦哥本哈根）分析血液代谢物和离子。测试期间允许参与者自由饮水。参加者在每个测试日之前的24小时内不得进行剧烈运动，12小时内不得摄入咖啡因、尼古丁和酒精。此外，他们还被要求在每次测试前的同一时间（2-3小时）进食相同的食物。

实验试验

在干预前，参与者进行了一次熟悉训练和一次实验测试日（实验测试1）。干预训练后，参与者进行了两个实验测试日（实验测试1和2），详情见下文。

熟悉试验

参与者到实验室报到，仰卧休息10分钟后，在局部麻醉的情况下采集左侧阔筋膜活检组织。休息15分钟后，参加者熟悉下文所述实验1期间使用的骑车方案，但不采血。

试验1

在训练干预前后（4.8 ± 1.3 d）进行了两次相同的实验（图1B）。仰卧休息约5分钟后，将外周导管插入胫前静脉，然后参与者完成热身运动，包括在自愿节奏下分别以100、150和200 W的功率骑行4分钟。接下来，参与者以接近最大强度完成三次4秒钟的冲刺，每次间隔1分钟，然后进行两次6秒钟的最大冲刺，每次间隔5分钟的低强度骑行（100瓦）。

休息10分钟后，受试者完成4-TT等速测试，测试速度固定为每分钟100转，受试者受到口头鼓励，除时间外均为盲人。

经过5分钟的主动恢复（50-100瓦）和15分钟的被动休息后，参与者以相当于˙VO2max 60%的强度（217 ± 23瓦）完成60分钟的预负荷。

休息5分钟后，受试者完成20分钟的计时测试（20-TT），测试以100 rpm的固定速度进行，不进行口头鼓励，受试者除时间外均为盲人。

在每个热身阶段的最后60秒以及预负荷期间（5-10分钟、25-30分钟和55-60分钟）的5分钟间隔时间内，对逐次呼吸的肺气体交换进行了测量。在静息时、每个热身阶段开始后3分钟、紧接着4-TT之前和之后、预负荷前9分钟、29分钟和59分钟以及紧接着20-TT之后采集血液样本。

试验2

在最后一次SET训练后几天（2.6 ± 1.1 d），参与者到实验室进行仰卧休息10分钟后的身体成分评估，然后在局部麻醉下采集左侧阔筋膜的双层组织切片。接下来，参与者完成斜坡测试以测定˙VO2max，该测试与纳入研究（见资格标准评估）前的测试相同。

在斜坡测试之前，先以100、150和200瓦的功率进行3次为期4分钟的热身，然后再以每隔2秒增加1瓦的功率进行递增分级测试，直至自愿力竭，并在测试过程中持续测量逐次呼吸的肺气体交换量。

实验程序

肌肉活检。肌肉活组织切片是在lo-cal麻醉（1-2 mL不含肾上腺素的利多卡因，20 mg-mL-1 Xylocain；AstraZeneca，剑桥，英国）下，通过在左大腿（m. vastus lateralis）皮肤和筋膜上切。用带有抽吸器的Bergstrsöm针收集活检组织（约100-120毫克肌肉组织）。活检组织在生理盐水（9 mg-mL-1; Fresenius Kabi, Uppsala, Sweden）中冲洗干净，分成两部分。其中一份立即放入冰冷的BIOPS（50 mM K+-MES、20 mM牛磺酸、0.5 mM二硫苏糖醇、6.56 mM MgCl2、5.77 mM ATP、15 mM磷酸肌酸、20 mM咪唑、pH 7.1，0°C时用5 N KOH调节，10 mM Ca-EGTA缓冲液）中，准备用于评估有丝分裂周期呼吸功能。剩余的活检材料立即用液氮冷冻并保存在-80°C，以备日后进行Western印迹和酶活性分析。

肌肉分析。蛋白质丰度的测定方法如前所述（37）。简而言之，将2×∼1.5毫克冻干人体肌肉组织样本从血液、脂肪和结缔组织中剥离出来。样本在一批新鲜的冰冷缓冲液中以28.5 Hz的频率匀浆2×2分钟（Qiagen Tissuelyser II; Retsch），缓冲液含有：10%甘油、20 mM Na-焦磷酸、150 mM NaCl、50 mM HEPES（pH 7.5）、1% NP-40、20 mM β-甘油磷酸酯、2 mM Na3VO4、10 mM NaF、2 mM PMSF、1 mM EDTA（pH 8）、1 mM EGTA（pH 8）、10 μg-mL-1 aprotinin、10 μg-mL-1 leupeptin和3 nM联苯胺。然后，样品在4°C下旋转1小时，并在2×10秒、10%振幅下进行超声处理（Branson Digital Sonifier，Emerson，St. Louis，MO）。用BCA标准试剂盒（Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA）测定每个样品的总蛋白浓度（三重法），并将样品与6×Laemmli缓冲液（7 mL 0.5 M Tris-base、3 mL甘油、0.93 g DTT、1 g SDS和1.2 mg溴酚蓝）和超纯水（Milli-Q, Millipore A/S, Copenhagen, Denmark）混合以达到相同的蛋白浓度，然后通过Western印迹分析确定蛋白丰度。

单纤维分析。为了确定单纤维蛋白质，在光学显微镜下用镊子和大头针从每个冻干肌肉样本中解剖出约25个单纤维片段。将每个纤维段转移到一个试管中，然后加入10 μLof2×Laemmli缓冲液。样品保存在-20°C温度下，直至进一步分析。根据之前的描述（14），通过点印迹法确定特定的纤维类型。简言之，将在96%乙醇中活化并在转移缓冲液中平衡的湿PVDF膜放在一叠滤纸上。将解冻并涡旋的纤维段（2×1.5 μLofeach）点到两张类似膜的特定部分。样品完全吸收后，将膜干燥，然后在96%乙醇中重新激活，在转移缓冲液中平衡，并在TBST中洗涤。在含0.1%吐温-20的TBS（TBST）中的5%脱脂牛奶中阻断5分钟并用TBST冲洗后，在室温下用肌球蛋白重链（MHC）I或MHC IIa抗体（Sup-plemental Table 1，补充数字内容，用于Western Blotting的一抗和二抗，http://links. lww.com/MSS/D6）孵育膜2小时。然后用TBST洗膜，并在室温下用辣根过氧化物酶结合的二抗孵育1小时。最后，在成像和分析之前，用TBST冲洗膜并将其置于增强化学发光试剂（ECL；Immobilon Forte Western HRP底物；Merck Millipore，Darmstadt，Germany）中。如果MHC I（I型）或MHC IIa（IIa型）获得清晰的点印迹信号，而相反纤维类型没有任何信号，则该单纤维片段被包括在内。将每个受试者的所有纤维片段按I型（n =6-16）或IIa型（n =6-12）集中起来，对相同样本进行重复分析。在4%-15%无染色凝胶（TGX Stain-FreeTM；Bio-Rad Laboratories，Hercules，CA）上重复装载等体积的每组样本，将无染色信号的总泳道（10-250 kDa）量化为每组样本中的to-tal蛋白含量，并与复合体I至V OXPHOS、CS和PFK Western印迹信号进行归一化处理。由于单纤维信号较弱，I型和II型的CII OXPHOS未包括在研究中。

免疫印迹和SDS-PAGE。蛋白质含量通过Western印迹法测定。在预制的26孔4%-15%凝胶（TGX Stain-FreeTM; Bio-Rad Laboratories）的每个孔中上载等量的总蛋白，但OXPHOS复合物I-V除外，该复合物在预制的26孔16.5%凝胶中测定。每个受试者的所有样本在每个时间点都被重复加载到同一凝胶上。三个组中每个组的子受试者被分配到每块凝胶上。在每块凝胶上加载三个标准样本，其中包含来自所有受试者的混合样本，并使用平均强度对不同凝胶之间的样本进行归一化处理。原蛋白根据其分子量通过SDS-PAGE进行分离。然后，水平切下凝胶，将每块凝胶的相同部分（如5-25、25-60、60-150）（取决于感兴趣的蛋白质）半干法转移到不同的PVDF膜（Merck Millipore）上。膜在2%脱脂奶或3% BSA的TBST中阻断，在特异性抗体（补充表1，Sup-plemental Digital Content，http://links.lww.com/MSS/D6）上除去悬浮物，然后在4°C下在一抗中孵育过夜，并在TBST中洗涤两次，随后在室温下在辣根过氧化物酶结合的二抗中孵育1小时，并在TBST中洗涤两次。用ECL（默克密理博）显现条带，并用数码相机（ChemiDoc MP成像系统；Bio-Rad实验室）重新记录。使用Image Lab 6.0版（Bio-Rad Laboratories）对Western印迹条带强度进行密度定量，并根据背景强度调整总条带强度。具有代表性的Western印迹和一抗见补充图1和补充表1（补充数字内容，http://links.lww.com/MSS/D6）。

酶活性。使用TissueLyser II（Qiagen，Retsch）在0.3 mol-L-1磷酸盐缓冲液（pH 7.7）中匀浆（1:400），两轮各30秒，测定约2.5毫克干重肌肉的肌肉酶活性。使用Ascent软件2.6版，在Fluoroskan Ascent仪器（赛默飞世尔科技公司）上用荧光测定CS和PFK的最大活性。

线粒体呼吸功能。使用高分辨率呼吸测定法（Oxygraph-2 k；Oroboros Instruments，奥地利因斯布鲁克）评估透化肌纤维的线粒体再呼吸能力。将肌肉组织从结缔组织和脂肪中剥离出来，用机械方法（在冰冷的BIOPS中）仔细分离肌纤维，并用皂素（5 mg-mL-1）在冰上孵育25分钟使其透化，然后在2 mL MiR06（0.5 mM EGTA, 3 mM MgCl2-6H2O, 60 mM K+-lactobionate, 20 mM taurine, 10 mM KH2PO4, 20 Mm HEPES, 110 mM D-sucrose and 1 g×l-1 of fattyacidfreeBSA, 280 U-mL-1 catalase, pH 7.4）中洗涤两次，每次10分钟。高分辨率呼吸测定一式两份，内腔温度为37°C。仪器和化学O2背景通量作为O2浓度的函数进行校准，并从总体积比O2通量中减去（Datlab v.6.1软件；Oroboros Instruments）。将渗透纤维（2-3毫克）添加到每个小室中，氧气浓度保持在250至500 μMO2之间，以防止潜在的电位氧扩散限制。使用底物-诱导剂-抑制剂滴定原醇来测量特定线粒体呼吸。通过添加苹果酸盐（2 mM）、丙酮酸盐（5 mM）和谷氨酸盐（10 mM）来测量泄漏呼吸。在加入二磷酸腺苷（ADP）（5 mM）和镁（5 mM）后测定复合体I（CI）呼吸。在加入琥珀酸（10毫摩尔）和细胞色素C（10毫摩尔）以检测线粒体外膜完整性后，测定复合物I和复合物II结合（CI +CII）的最大OXPHOS能力。为确定电子传递端口系统的最大呼吸能力，进行了一系列逐步的对三氟甲氧基苯腙羰基滴定（1.5-3.0 mM），直至达到呼吸高峰。通过加入鱼藤酮（0.5 μM）抑制CI驱动的呼吸来确定复合物II（CII）的呼吸。最后，加入抗霉素A（2.5 μM）以终止呼吸，并测定和校正残余O2消耗量，这表明非半球呼吸。

统计资料

统计分析使用SPSS（IBM SPSS Statistics Corp，纽约州纽约市；28版）。使用Shapiro-Wilk检验和Q-Q图检验数据的正态性。除Western印迹数据外，其他数据均呈正态分布，以均数± SD表示。Western印迹数据在统计前进行了对数转换。采用重复测量线性混合模型（39）来估计期内和期间效应。为避免潜在的选择性推断，未进行模型还原，即尽管交互作用不显著，仍进行了事后检验（40）。结果统计预示为百分比或绝对变化，带95%置信区间(CI)，相应的P值代表概率。显著性水平设定为P≤0.05。

结果

训练量。干预前，三组的每周训练量相似。在干预期间，SET-L组和SET-H组的总训练量分别减少了28%（95% CI，-205到-98 min/k；P < 0.001）和25%（95% CI，-163到-55 min/k；P < 0.001）（图2）。SET-L和SET-H的有氧低强度训练量（<50% IPPO）分别减少了28%（95% CI，-129至-30分钟；P <0.01）和21%（95% CI，-117至-19分钟；P =0.01）（图2）。SET-L和SET-H有氧中等强度训练量（50%-80%IPPO）分别减少了38%（95% CI，-112到-45 min/k；P <0.01）和43%（95% CI，-99到-29 min/k；P <0.01）。有氧高强度训练量（80%-100% IPPO）在SET-L和SET-H中保持不变，而大于100% IPPO的训练量则分别增加了5 ± 1 min/k（95% CI，4-7 min/k；P < 0.001）和9 ± 2 min/k（95% CI，7-11 min/k；P < 0.001）。在CON中未观察到任何类别的训练量变化。

SET训练期间的功率输出。SET-L和SET-H在SET过程中的平均功率输出和峰值功率输出相似（图2C），SET-L分别为647 ± 118 W和820 ± 195 W，SET-H分别为622 ± 127 W和849 ± 221 W。

在SET课程中，SET-L最后三回合的平均功率输出低于第一回合（所有P < 0.05），SET-H最后九回合的平均功率输出低于第一回合（所有P < 0.05）。在SET-L中，最后两次比赛期间的峰值功率输出低于第一次比赛（均P < 0.05），在SET-H中，最后六次比赛期间的峰值功率输出低于第一次比赛（均P < 0.05）。在SET-L和SET-H中，前六次SET运动和最后一次SET运动的平均功率输出分别比第一次运动高11.1% (66 W (95% CI, 28-105 W; P = 0.003))和7.3% (44 W (95% CI, 5.4-84.0 W; P = 0.029))（图3C）。在SET-H中，最后六次SET的平均功率与第一次和最后一次没有区别。

计时赛成绩。在SET-L中，干预后4-TT期间的平均功率输出（MPO）比干预前高3.8% (15 W (95% CI, 1-29 W; P = 0.041))，而在SET-H (P = 0.629)或CON (P = 0.051;图3A)中未观察到变化。与CON相比，SET-L的增加幅度更大（P = 0.020），SET-H和SET-L的成绩变化没有差异。干预前后，所有组在4-TT期间的平均心率相似（表2）。平均输出功率（图3B）和20-TT期间的心率（SET-L：P = 0.650，SET-H：P = 0.695，CON：P = 0.814）在任何组别中都没有随着干预而发生变化。

˙VO2max和IPPO。各组的˙VO2max和IPPO在干预期间均无变化（表2）。

短跑能力。在6秒冲刺期间，各组的峰值功率输出（PPO）和MPO均未因干预措施而发生变化（表2）。

肺气体交换和血液分析。热身和60分钟预负荷时的˙VO2、˙VCO2、VE或RER和HR在任何一组中都没有随着干预而发生变化（补充表2，补充数字内容，HRmax的平均HR、˙VO2、˙VCO2、RER、VE PRE和POST 6周干预高、低SET量和维持训练，http://links.lww.com/MSS/D6）。

与干预前相比，SET-L组和SET-H组在4-TT后的血液pH值均无差异，而CON组则高出0.06 ± 0.04（P =0.029）。在任何时间点，静脉K+、乳酸、HCO3-、Na+和葡萄糖浓度在任何组别中都与干预前没有差异（补充表3，补充数字内容，静脉pH、K+、HCO3-在高SET量和低SET量以及维持训练的6周干预前和干预后，http://links.lww.com/MSS/D6）。

肌肉蛋白质丰度。在SET-H，NKAα1、NKAα2、NKAβ1和FXYD1的肌肉丰度值在干预后分别比训练前高50%（P =0.027）、19%（P =0.040）、24%（P =0.029）和42%（P =0.026）（图4）。SET-H中NKAα2的增加幅度（P = 0.028）大于SET-L，但不高于CON。在SET-L或CON中，NKAα1、NKAα2、NKAβ1和FXYD1的丰度均未发生变化。

肌肉酶活性。在SET-H组中，干预后的最大肌肉PFK活性比干预前高20%（95% CI，10-219 μmol-g蛋白-1-min-1；P = 0.033），而在SET-L组和CON组中未观察到任何变化（表3）。干预后，各组的最大肌肉CS活动均无变化（图5A）。

肌肉线粒体呼吸能力。任何干预组的泄漏、Com-plex I (CI)、II (CII)、I + II (CI+II)和最大非耦合呼吸（ETC）均无变化（图5A）。任何干预组的线粒体呼吸与CS活性（线粒体固有呼吸）均无变化。所提供的数据显示，添加细胞色素C（-1.2% ± 4.7%）作为线粒体外膜完整性的对照没有影响。

线粒体复合体I-V亚单位的肌肉含量。干预后，各组肌肉中复合体I、II、III、IV和V的含量均无变化（表3）。

单纤维蛋白丰度。I型（图6A）和IIa型（图6B）复合物I、III、IV、V、CS和PFK的特异性蛋白质丰度在任何干预组中都没有变化。

身体成分。与干预前相比，SET-H的体脂质量和腿部无脂质量在干预后分别增加了0.9千克（95%CI，0.2-1.2千克；P < 0.05）和0.5千克（95%CI，0.3-0.8千克；P < 0.001），而SET-L和CON则未观察到任何变化（补充表4，补充数字内容，低SET量和高SET量以及维持训练的6周干预前和干预后的身体成分，http://links.lww.com/MSS/D6）。与SET-L组（P = 0.007）和CON组（P = 0.006）相比，SET-H组的腿部去脂质量增幅更大。干预后，各组的体重和全身去脂质量均无变化。

讨论

本研究的主要发现是，对训练有素的自行车运动员进行为期6周的低量（SET-L）和高量（SET-H）SET，同时将有氧低量和中量训练量减少约30%，可保持冲刺能力、长期运动能力、˙VO2max和肌肉线粒体氧化能力。此外，低运动量SET使短期运动能力提高了3.8%，而进行高运动量SET时未观察到任何变化。只有高容量SET才会导致肌肉Na+-K+-ATP酶丰度和FXYD1丰度以及最大PFK活性增加。

我们观察到，低SET运动量组提高了短期运动能力，这表明训练有素的运动员可以通过每周两次、每次六次SET来提高短期运动能力。在低运动量组中发现的改善与针对˙VO2max（范围为56-63 mL/min/kg）较低的训练有素者进行的研究结果一致，这些研究表明短期运动能力的改善幅度在5%到36%之间（1,3-5,41）。值得注意的是，在这些研究中，参与者每次进行SET的次数较多（>8次），因此SET的总次数从123次到250次不等，而低量SET组只有66次。因此，据我们所知，这是首次有研究证明，在为期6周的时间内，每周两次，每次SET训练仅进行6次30秒的训练，就足以提高经过严格训练且VO2max约为68 mL/min/kg的运动员的短期运动能力。

与低量SET组相反，每次训练进行两倍SET次数的组在4分钟计时赛中没有取得进步。这种差异不能归因于高SET组在训练期间的努力程度较低，因为在最初六次训练中的功率输出与低SET组相似（图2C）。相反，考虑到SET的高要求性质，高运动量组缺乏改善有可能是由于过度训练或前实验日最后一次SET训练后恢复不充分造成的。然而，由于实验试验是在最后一次SET训练后4.8 ± 1.3 d进行的（三组情况类似），而且从最后一次SET训练到测试期间，参与者没有进行过剧烈的运动，因此我们认为过度训练不太可能是一种解释。此外，在最后一次SET训练中，前五次30秒爆发的功率输出明显高于第一次训练（引导期后），这表明该组进行重复剧烈运动的能力得到了提高。因此，大运动量SET组在4分钟计时赛中没有进步的原因仍不清楚。

本研究表明，在为期6周的时间内，进行66次低容量SET或132次高容量SET可保持在60分钟预负荷之前的20-TT成绩。此外，预负荷时的心率、呼吸测量和血浆离子，以及20-TT期间的功率输出和心率在干预期前后在两组中都相似。这些结果表明，尽管训练量大幅减少，但长期运动能力得以保持。这一观察结果与最近的一项研究结果相吻合。在最近的一项研究中，训练有素的自行车运动员在进行了7周的大运动量SET（12×30 s，每周2×）后，在训练量减少33%的情况下，在90分钟预负荷后仍能保持˙VO2max和400大卡计时赛（约20分钟）的自行车运动能力（7）。在本研究中也观察到，增加SET后，˙VO2max没有变化，这也是SET在训练较少和训练良好的人中的常见发现（1,3,4,6-8,15,27,42,43）。对˙VO2max没有增加的解释并不完全清楚；虽然SET可引起的平均心率和峰值心率分别约为最大心率的84%和>95%（44,45），但在这些心率下花费的时间可能太短，无法增加这些训练有素的运动员的˙VO2max。

与维持长时间耐力能力相一致的是，尽管有氧低强度和中等强度训练量有所减少，但高强度和低强度SET均能维持肌肉线粒体呼吸能力、最大CS活性和全肌肉中OXPHOS蛋白的丰度。有关SET对训练者线粒体呼吸能力影响的研究十分有限。Fiorenza等人（26）对习惯性活跃的男性（˙VO2max：51.5 mL/min/kg）进行了一项研究，发现6周的SET提高了线粒体呼吸能力。此外，他们还报告说最大肌肉CS活动增加了18%，这与本研究的结果不同。这些差异可能是由于训练状态的不同造成的，本研究中的受试者训练程度更高。有几项针对训练有素的运动员实施SET并减少训练量的研究（1,7,27）证实了这一点。此外，本研究还观察到，与克雷布斯循环和电子传递链相关的蛋白质，如CS和I-V复合物，在I型和II型纤维以及混合肌肉中的含量保持不变。与此相对应的是，Christensen等人（46）在进行了为期7周的大运动量SET（12次30秒短跑）并减少了50%的总训练量后，发现I型和II型纤维（˙VO2max;59mL/min/kg）中的CS和COX-4丰度相同。综上所述，对于训练有素的运动员来说，在减少总训练量的情况下，即使引入小量SET也是维持长时间运动能力、˙VO2max和肌肉氧化-酸性能力的有效策略。

我们观察到，只有大运动量SET组的肌肉NKA亚基和FXYD1的丰度以及PFK的最大活性才会增加。由此可见，在训练有素的个体中，每次训练的SET量对肌肉离子转运体和糖酵解酶的适应性起着重要作用。与此相对应，引入高SET量（>8×30 s bouts）并将训练量减少30%-70%的研究显示，NKAα1（29%）、NKAα2（15%-68%）、NKAβ1（10%-15%）和FXYD1（70%）的丰度增加，PFK的最大活性也有所提高（约20%）（1,7,13,41,47）。因此，与低SET运动量相比，高SET运动量时肌肉对糖酵解和乳酸盐形成的依赖程度更高，代谢和离子扰动更明显（48,49），这可能是肌肉适应性增强的原因。与其他研究（1,3,13,41）一致，大运动量SET组肌肉离子转运体丰度的增加和PFK活性的增强与反复最大运动量（30秒阵痛）的改善有关，但令人惊讶的是，与4-TT成绩的变化无关。与此相反，有研究表明，NKA亚基和FXYD1丰度的提高与短期运动成绩的提高之间存在结合的关系（1,7-9），这归因于肌肉K+处理能力的增强（9）。由于低容量SET组在肌肉离子转运体丰度和最大PFK活性未发生变化的情况下，4-TT成绩得到了改善，因此这种差异仍不明确。尽管如此，Gunnarsson等人（5）观察到，训练有素的受试者（˙VO2max；59 mL/min/kg）进行SET 7周（10-12×30秒，每周2-3×）后，在90%的IPPO（约4分钟）耗竭时间测试中的表现提高了18%，而NKA亚基的含量却没有增加。这些研究结果表明，在训练有素的运动员中，肌肉离子转运体的适应性和最大PFK活性可能并不是在持续约4分钟的高强度运动中成绩变化的主要决定因素，而在训练较少的个体中可能就是这种情况（49）。这只是第二项在SET前后测量肌肉FXYD5的研究。与本研究中观察到的肌肉FXYD5无变化相反，Hostrup等人（14）发现，在休闲训练的个体（˙VO2max:47 mL/min/kg）进行6周的SET（5-10×1分钟全力以赴）后，FXYD5的表达减少。出现这种差异的原因可能是两项研究中受试者的初始训练状况不同，本研究中的受试者训练程度更高。

本研究的另一个重要观察结果是，高SET量导致下肢瘦体重增加，而低SET量组没有变化。这与有关SET导致训练较少的运动员（50,51）和精英运动员（45）下肢肌肉肥大的报道一致。然而，下肢肌肉质量增加0.5千克与短跑能力的提高并无结合的关系。在冰上曲棍球精英运动员中也有类似的观察结果，尽管经过4周的SET训练（6-10×20秒）后，全身无脂质量增加了1.7千克，但在15秒全力冲刺测试中并未观察到冲刺能力的提高（45）。因此，SET诱导的下肢肌肉质量增加并不一定会转化为冲刺能力的提高。其他因素，如神经系统募集和同步肌肉纤维的能力，很可能是短跑期间获得峰值功率的限制因素。

本研究的优势在于纳入了训练有素的参与者和高度可控的训练干预。然而，一个显著的局限性是每组受试者人数较少，增加了I型错误的风险。

总之，对于训练有素的运动员来说，当有氧低强度和中等强度训练量减少时，低SET训练量能有效维持短跑能力、˙VO2max、长时间运动表现和肌肉氧化能力。有氧低强度和中等强度训练量减少时，˙VO2max、长期运动表现和肌肉氧化能力也会提高，而高SET训练量则不会。另一方面，只有高SET训练量能提高肌肉离子转运蛋白的浓度、最大PFK活性和诱导下肢肌肉肥大。

结论和实践观点

本研究表明，在训练量减少的情况下，在训练强度高的运动员中引入低容量的SET足以不影响运动能力。低量SET还能提高高强度运动能力。这对在训练时间有限的竞技赛季中的运动员具有重要价值，例如，在旅行和频繁比赛期间，保持高训练总量的可能性有限。

表1.SET-L和SET-H以及CON的受试者特征。

图1-A；研究设计；B；实验1的循环方案。

图2-SET-L（n = 8）、SET-H（n = 8）和CON（n = 7）在6周干预期间的训练量变化。A；总训练和增量峰值功率输出（IPPO）1%-50%和50%-80%功率区的变化，B；IPPO 80%-100%和100%-300%功率区的变化。(C）引体向上后第一次SET训练和最后一次SET训练期间六次爆发的平均功率输出。D和E；在SET训练期间，相对于IPPO和无脂体重（FFM）的平均（MPO）和峰值（PPO）。与训练干预前相比，**P < 0.01，***P < 0.001。#数据以平均值± SE表示。

图3-SET-L（n = 8）、SET-H（n = 8）和CON（n = 8）干预前（PRE）和干预后（POST）6周A；4分钟（4-TT）和B；20分钟（20-TT）计时赛期间的平均功率输出。C；第一次和最后一次SET训练期间的平均功率输出。*与PRE不同（P < 0.05）。数据以平均值（条）和单个数据（线）表示。

表2.增量测试至力竭时的最大耗氧量（˙VO2max）和增量峰值输出功率（IPPO）。6秒冲刺期间的平均输出功率（MPO）和峰值输出功率（PPO）。低（SET-L）和高（SET-H）SET量和维持训练（CON）六周干预之前（PRE）和之后（POST），与体重和最大心率（HRmax）的平均心率（HR）相关的4分钟（4-TT）和20分钟（20-TT）时间试验功率输出。

图4-SET-L（n=8）、SET-H（n=8）和CON（n=8）在为期六周的干预前（PRE）和干预后（POST），Na+/K+-ATPase (NKA)α1、NKAα2、NKAβ1、phospholemman (FXYD1)和dysadherin (FXYD5)的肌肉离子转运蛋白丰度（A.U.）。#与SET-L相比，前后变化不同（P < 0.05）。数据以平均值（条）和单个值（线）表示。

表3.SET-L和SET-H以及CON在6周干预前（PRE）和干预后（POST）的肌肉线粒体蛋白（复合物I-V）的蛋白质丰度和最大肌肉磷酸果激酶（PFK）酶活性。

图5-A；SET-L（n = 8）和SETH（n = 8）CON（n = 8）干预6周前（PRE）和干预6周后（POST），泄漏呼吸、复合I (CI)、复合II (CII)、复合I+II (CI+II)、最大非耦合呼吸(ETS)和最大肌肉合成酶活性(CSactivity)的肌肉质量特异性线粒体通量值（pmol/(s▪mg-1)）。B；在不同耦合状态下的高分辨率呼吸测定方案中，氧气浓度（nmol mL-1）和氧气通量（pmol/(s mg-1)）的图解。数据以平均值（条）和单个值（线）表示。ADP，二磷酸腺苷；AMA，抗霉素A；Cyt C，细胞色素C；FCCP，4-(三氟甲氧基)苯基腙；ROT，鱼藤酮。

图6-SET-L、SET-H和CON在6周干预前（PRE）和干预后（POST），CI（n =21）、CIII（n =24）、CIV（n =24）、CV（n =24）、柠檬酸合成酶（CS，n =24）和磷酸果糖激酶（PFK，n =24）的肌肉纤维I型（A）和II型（B）特异性蛋白质丰度。数据以平均值（条）和单个值（线）表示。